Este trabajo fue apoyado por el programa de becarios de Rowland en el Rowland Institute de Harvard University. Este trabajo fue realizado en parte en el centro para sistemas a nanoescala (CNS), un miembro de la red nacional de infraestructura de la nanotecnología, que es apoyado por la National Science Foundation bajo la concesión no. ECS-0335765. El SNC es parte de la Universidad de Harvard.

1. preparación de catalizadores de átomo de Ni Single (NiN-GS)
<ol><li>Preparación de la solución precursora de electrospinning<ol>
<li>Tomar un vial de centelleo de 20 mL, disolver 0,5 g de poliacrilonitrilo (Mw= 150.000), 0,5 g de polypyrrolidone (Mw= 1.300.000), 0,5 g de Ni (NO3)2·6H2O y 0.1 g de Diciandiamida (DCDA) en 10 mL de dimetilformamida (DMF).</li>
		<li>La mezcla de DMF a 80 ° C y mantener la mezcla a 80 ° C con agitación constante hasta que se disuelvan todos los polímeros y sal y se observa una clara solución.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Electrospinning para producir fibras de polímeros<ol>
<li>Definir los parámetros de electrospinning convencionales como: 15 kV de voltaje eléctrico estático, 15 cm de aire gap distancia, un sustrato de la colección de 8 × 8 cm de fibra de carbono papel (PPC) con - 4 kV de tensión eléctrica.</li>
		<li>Extraer 5 mL de la solución precursora en una jeringa de 5 mL, poner en marcha la bomba de jeringa a una velocidad de flujo de 1,2 mL h−1, entonces inicio el electrospinning. Nota: Un alto voltaje se utiliza para el electrospinning. A pesar de muy baja corriente pasa a través del sistema durante el proceso de hilado, se sugiere un gabinete de madera aislado.</li>
		<li>Sacar el sustrato de PPC una vez finalizado el proceso de centrifugado eléctrico. Una película de polímero fibra cubre la superficie de la PPC.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fibras de polímero recocido en nanotubos de carbono<ol>
<li>Calentar la fibra polímero preparado como película/PPC a 300 ° C en 1,5 h en un horno de caja y mantener la temperatura de 0,5 h para la oxidación de los polímeros. Nota: Después del proceso de oxidación, las nanofibras (NFs) se auto separadas de papel en la película independiente.</li>
		<li>Utilice un par de tijeras para cortar las nanofibras en trozos más pequeños (~ 0,5 cm × 2 cm) y colóquelos en un barco de cuarzo.</li>
		<li>Coloque el barco de cuarzo en un horno de tubo y desairear dentro formación de atmósfera de gas (5% H2 en Ar). Mantener la tasa de flujo de gas como 100 sccm y la presión como 1 Tor.</li>
		<li>Calentar 10 min rampa a 300 ° C y 2 h en rampa a 750 ° C, donde es mantenida por otra 1 h y seguido por el enfriamiento natural.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bola molino sintetizado como NiN-GS catalizador por 5 min a nanopolvos para la catálisis y caracterizaciones.</li>
</ol>2. medidas de reducción de CO electroquímica2
<ol><li>Célula y electrodos<ol>
<li>Para preparar 0.1 M KHCO3 del electrólito para las siguientes medidas, en primer lugar disolver 2,5 g de KHCO3 en 250 mL de agua ultrapura, luego purificar electrolito electrólisis entre dos barras de grafito en 0.1 mA para 24 h para quitar cualquier rastro cantidad de metal iones.</li>
		<li>Tomar un carbón vidrioso (electroquímico) pulido fresco (1 cm x 2 cm) y cubren su parte posterior con una cera electroquímicamente inerte, hidrofóbica, como el substrato del electrodo de trabajo.</li>
		<li>Tomar un vial de centelleo de 4 mL, 5 mg de catalizador de NiN-GS como preparado de la mezcla con 1 mL de etanol y 100 μl de solución de ionómero (5% en 2-propanol) dentro del frasco y someter a ultrasonidos durante 20 min obtener una suspensión de tinta catalizador homogéneo.</li>
		<li>Pipeta 80 μl de la tinta del catalizador sobre la superficie de carbón vidrioso de2 cm 2 (0,2 mg cm-2 masa de carga) y el vacío en seco el catalizador electrodo cubierto en un desecador antes de uso.</li>
		<li>Utilice una lámina de platino y un electrodo de calomel saturado (SCE) como el contador y el electrodo de referencia, respectivamente.</li>
		<li>Usar un modificado para requisitos particulares herméticos tipo H vidrio celular, separado por la membrana de intercambio de protones, para los anteriores 3 electrodos montaje así como las pruebas electroquímicas corriendo.</li>
		<li>Coloque el electrodo de trabajo y electrodo de referencia de SCE en un compartimiento de célula H y electrodo de Pt de la hoja en la otra cámara. Inyecte ~ 25 mL de electrólito en cada compartimiento de célula H.</li>
		<li>Conecte los 3 electrodos en celda de H a la estación de trabajo electroquímico para el control potencial.</li>
		<li>El electrolito con N2 en 50.0 sccm (controlado por controlador de flujo másico) de la burbuja por 30 min hacia N2-saturados 0,1 M KHCO3.</li>
		<li>Seleccionar técnica de voltametría cíclica (CV) en software EC-Lab, establecer "Serie E (potencial)" como "-10 V a 10 V", "van (actual)", como "Auto", realizar análisis de CV continuadas 5 de -0,5 V a-1.8 V (vs SCE) a una velocidad de escaneo de 50 mV/s en N2-saturados 0,1 M KHCO3.</li>
		<li>Cambiar a 50 sccm CO2 flujo de gas, espere 30 min hacia CO2-saturadas 0.1 M KHCO3 del electrólito y mantener el mismo flujo de CO2 a lo largo de la siguiente electrólisis.</li>
		<li>Seleccionar técnica CV en software EC-Lab, establecer "Serie E (potencial)" como "-10 V a 10 V", "van (actual)", como "Auto", realizar análisis de CV continuadas 5 de -0,5 V a-1.8 V (vs SCE) a una velocidad de escaneo de 50 mV/s en CO2-saturados 0,1 M KHCO3.</li>
		<li>Utilice un medidor de pH para determinar los valores de pH de electrólitos, es decir., 0.1 M KHCO3 saturada de N2 o CO2.</li>
		<li>Convertir todos los potenciales medidos contra el CPE a la escala de electrodo (RHE) de hidrógeno reversible en este trabajo utilizando E (vs RHE) = E (vs SCE) + 0.244 V + 0.0591 × pH.</li>
		<li>Determinar la resistencia (Ru) de la solución en software EC-laboratorio seleccionando técnica espectroscopia de impedancia electroquímica (PEIS) de Potentiostatic, a continuación, establecer frecuencias de 0,1 Hz a 200 kHz, el valor de la resistencia.</li>
		<li>Compensar manualmente iR-drop como E (iR corregido vs RHE) = E (vs RHE) - Ru x I (amperios de media actual).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Análisis de productos de reducción CO2 por on-line cromatógrafo de gases (GC)<ol>
<li>Emplear un GC, equipado con una combinación de tamiz molecular 5A y micropacked columnas, análisis de productos de gas en CO2RR. Nota: Los tipos de columna de GC detallados pueden encontrarse en la adjunta Tabla de materiales.</li>
		<li>Utilice un detector de conductividad térmica (TCD) para cuantificar la concentración de H2 y un detector de ionización de llama (FID) con un metanizador análisis cuantitativo CO contenido o cualquier otra especie de alcano.</li>
		<li>Utilizar dos diversos gases estándar para las curvas de calibración de concentración de CO y H2 (H2: 100 y 1042 ppm; CO: 496.7 y 100 ppm; equilibrado con argón).</li>
		<li>Durante la electrolisis, mantener la tasa de flujo de gas CO2 a 50.0 sccm, entregan CO2 en el compartimiento catódico que contiene CO2-saturados 0,1 M KHCO3 electrolito y salida de los gases de escape en GC.</li>
		<li>Tono de manera gradual la tensión en el electrodo de trabajo, que van desde -0,3 a -1.0 V vs RHE, mantener ~ 15 minutos para cada potencial y el registro de la correspondiente curva de chronoamperimetric.</li>
		<li>Determine el H2 y CO contenido en los gases de escape de señales de TCD y FID, respectivamente. Nota: Los productos de gas se muestrean después de una electrólisis continua de ~ 10 min debajo de cada potencial. El 50 sccm CO2 gas, mezclado con continuamente producen H2 y CO, fluido a través del bucle de muestreo (1 mL) de GC durante la electrólisis.</li>
		<li>Calcular la densidad de corriente parcial de un producto dado gas como a continuación: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/57380/57380eq2.jpg"> donde x es la fracción de volumen de ciertos productos determinados por cromatografía de gases en línea se hace referencia a las curvas de calibración de dos muestras de gas estándar (Scott y Airgas), v es la velocidad de flujo de 50 sccm, n es el número de de los electrones implicados, p0 = 101,3 kPa y F es la constante de Faradaic y R es la constante de gas.</li>
		<li>Calcular la eficiencia Faradaic correspondiente (FE) en cada potencial como <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/57380/57380eq7.jpg"> </img>. Nota: La eficacia general Faradaic podría ser dentro de un rango de 90 a 110% debido a los errores de flujo del gas, densidad de corriente y análisis de la concentración de gas en GC.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Lewis, N. S., Nocera, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Powering+the+planet:+Chemical+challenges+in+solar+energy+utilization.">Powering the planet: Chemical challenges in solar energy utilization.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 103, 15729-15735 (2006).</li><li>Appel, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontiers,+Opportunities,+and+Challenges+in+Biochemical+and+Chemical+Catalysis+of+CO2+Fixation.">Frontiers, Opportunities, and Challenges in Biochemical and Chemical Catalysis of CO2 Fixation.</a> Chem. Rev. 113, 6621-6658 (2013).</li><li>Jhong, H. R., Ma, S. C., Kenis, P. J. 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A., Abbaschian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+large-area+graphene+films+from+metal-carbon+melts.">Growth of large-area graphene films from metal-carbon melts.</a> J. Appl. Phys. 108, 094321 (2010).</li><li>Krasheninnikov, A. V., Lehtinen, P. O., Foster, A. S., Pyykk&#246;, P., Nieminen, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embedding+Transition-Metal+Atoms+in+Graphene:+Structure,+Bonding,+and+Magnetism.">Embedding Transition-Metal Atoms in Graphene: Structure, Bonding, and Magnetism.</a> Phys. Rev. Lett. 102, 126807 (2009).</li><li>Jiang, K., Siahrostami, S., Zheng, T., Hu, Y., Hwang, S., Stavitski, E., Peng, Y., Dynes, J., Gangishetty, M., Su, D., Attenkofer, K., Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+Ni+Single+Atoms+in+Graphene+Nanosheets+for+High-performance+CO2+Reduction.">Isolated Ni Single Atoms in Graphene Nanosheets for High-performance CO2 Reduction.</a> Energy Environ. Sci. , (2018).</li><li>Rodr&#237;guez-Manzo, J. A., Cretu, O., Banhart, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+of+Metal+Atoms+in+Vacancies+of+Carbon+Nanotubes+and+Graphene.">Trapping of Metal Atoms in Vacancies of Carbon Nanotubes and Graphene.</a> ACS Nano. 4, 3422-3428 (2010).</li><li>Jiang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transition+metal+atoms+in+a+graphene+shell+as+active+centers+for+highly+efficient+artificial+photosynthesis.">Transition metal atoms in a graphene shell as active centers for highly efficient artificial photosynthesis.</a> Chem. 3, 950-960 (2017).</li><li>Jiang, K., Wang, H., Cai, W. B., Wang, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Li+Electrochemical+Tuning+of+Metal+Oxide+for+Highly+Selective+CO2+Reduction.">Li Electrochemical Tuning of Metal Oxide for Highly Selective CO2 Reduction.</a> ACS Nano. 11, 6451-6458 (2017).</li><li>Jiang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+Nanoparticles+with+Surface-Bonded+Oxygen+for+Highly+Selective+CO2+Reduction.">Silver Nanoparticles with Surface-Bonded Oxygen for Highly Selective CO2 Reduction.</a> ACS Sustain Chem. 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En el proceso de centrifugado eléctrico anterior, cabe señalar dos pasos importantes en los procedimientos de síntesis de materiales: 1) la mezcla DMF (paso 1.1.2) y 2) el tipo bomba de ajuste (paso 1.2.2) para que coincida con la velocidad de giro de la calefacción. La imagen de SEM en la figura 1A muestra las nanofibras de carbono obtenidos interconectadas entre sí (~ 200 nm de diámetro). Fueron rotas en pequeños pedazos por la bola que muele para caracterizaciones como se muestra en la figura 1B. Nanopartículas de ni se distribuyeron uniformemente en las nanofibras de carbono. Átomos de carbono, aleados con Ni bajo temperatura alta precipitan hacia fuera y fueron catalizadas a capas de grafeno de forma en la superficie del metal Ni durante el proceso de enfriamiento. Una observación más cercana de la NPs Ni por aberración-corregido el tallo en la figura 1 revela que la NP es bien encapsulado por algunas capas (~ 10 nm) de grafeno según ha confirmado la separación de la capa media de ~ 0,34 nm. No hay grupos Ni fueron observados dentro de la SG. Esta cáscara evita que la NP Ni de un contacto directo con el electrolito acuoso y dramáticamente así lo puede suprimir le. Se confirmó la existencia de los átomos de Ni en la cáscara superficial por energía dispersiva por rayos x espectroscopia (EDS) que traza en figura 1. La imagen de la madre de Z-contraste en el panel izquierdo muestra tres áreas brillantes que representan tres de Ni de NPs, con uno de ellos señalado por el círculo amarillo. En la Ni asignación imagen (marcada por puntos verdes), además de las regiones de NP con señales concentradas, Ni picos también fue detectado en las vecinas áreas de carbón, demostrando la exitosa incorporación de átomos de Ni en la SG. N el dopaje aquí juega un papel fundamental en la creación de defectos en las capas de grafeno, que ayuda a atrapar y a un gran número de átomos de Ni en el GS de bonos. Los coordinación átomos de Ni dentro de las capas de grafeno en NiN-GS mostraron Estados de oxidación distintivamente diferentes de NPs Ni cubierto por debajo por espectroscopia de fotoelectrones de rayos-x, sugiriendo la adaptación exitosa de estructuras electrónicas Ni y así de la posible adaptación de su actividad catalítica. Además, esos átomos individuales Ni atrapados en la matriz de grafeno confinados no pueden fácilmente moverse en aplicaciones prácticas, que elude las reconstrucciones estructurales de catalizador en condiciones duras de la reacción.
Aunque algunos estudios previos sugirieron CO2-a-CO catálisis en sitios metal-nitrógeno, de carbono, pocas pruebas hasta la fecha fue divulgado para demostrar la morfología de la solo-átomo o el medio ambiente de la coordinación de los centros activos. Aquí, una evidencia directa de la Ni átomos individuales coordinados en las vacantes de grafeno se obtiene por el tridimensional (3D) resolución atómica átomo sonda tomografía (APT) caracterización, que es capaz de revelar si los átomos de Ni son solo átomos aislados o pequeños grupos, y si esos sitios atómicos Ni están coordinados con N o no. La imagen 2D proyectada de la tomografía 3D de catalizador NiN-GS se muestra en la figura 2A. Cada píxel representa un solo átomo. Como se muestra en la figura 2B, lejos de las zonas con concentración de Ni de NPs, hay también un número significativo de Ni átomos dispersadas en carbono, compatible con nuestros mapas de EDX en figura 1. El mapa de contorno con un intervalo de 2% en la figura 2 proporciona información detallada de la distribución de los átomos de Ni en el catalizador, con concentraciones de átomo de Ni disminución de las fuentes Ni. Medio ambiente de la coordinación local de los átomos de Ni se mostró tomando una mirada más cercana en capas de grafeno en la Figura 2D. Hay Ni unos átomos individuales coordinados en las vacantes de grafeno, proporcionando una evidencia directa del solo sitio atómico de Ni. No hay grupos Ni se observaron. Además, también notamos que hay un átomo de Ni coordinado con un átomo de N en vacante de grafeno, lo que sugiere una relación pequeña de Ni sitios atómicos coordinados con átomos de N. Información más detallada sobre la coordinación circundante de Ni sitios atómicos pueden extraerse de las estadísticas y análisis cuantitativo (figura 2F). El área seleccionada con los átomos dispersos de Ni es indicado por el círculo amarillo en la figura 2A y ampliado en la Figura 2E. Entre todos los átomos de Ni en esta área, 83% de ellos son en los átomos individuales, sin vecinos átomos Ni menos de 2.2 Å. Además, en esos átomos individuales Ni, sólo 0.2% de ellas son coordinado directamente con una vecina N (menos de 2 Å), lo que sugiere que la mayoría de los sitios atómicos Ni son coordinada con átomos de C. Enfoque experimental más detallada incluyendo basada en sincrotrón radiografía absorción espectroscopia caracterización, en situ electroquímico atenuada espectros infrarrojo de la reflectancia total (ATR-IR) con CO como sonda de superficie, junto con otros simulaciones de experimentos de control diseño y densidad de la teoría del funcional (DFT) de CO2-a-reducción de CO en partes de coordinación diferentes, se llevan a cabo para los sitios del solo átomo activo centro de Ni comprensivo y estos resultados pueden ser encontrados en Jiang, K. et al. 19.
El rendimiento de2RR CO electrocatalítica de catalizador de NiN-GS, caer fundido en colector actual de carbón vidrioso, se realiza en 0.1 M KHCO3 del electrólito en una celda de H modificado para requisitos particulares. Productos de gas son analizadas por GC en medidas de potencial de 100 mV y más ampliada en 50 mV alrededor del pico de la FE. Tenga en cuenta que la concentración de productos de gas puede ajustarse cambiando la velocidad de flujo de gas CO2 (paso 2.2.4) y por lo tanto las medidas de FE pueden ser exactas incluso para pequeñas corrientes. Tomar la prueba de chronoamperometric de CO2 reducción bajo-0.82 V vs RHE por ejemplo (figura 3B), después de que el flujo de gas entra en el bucle de muestreo, H2 se detecta a ~5.5 min por TCD, y CO se detecta en ~ 12 min por FID, correspondiente a una FE CO de ~ H2 FE ~ 12% y 93%. Dada la distribución de productos diversos de CO2RR, la actual configuración de GC en línea así ofrece valiosa información sobre el escape de seguimiento en tiempo real contenido durante la electrolisis.
En Resumen, hemos demostrado un método para incorporar átomos de metales de transición en una matriz de dos dimensiones bien definida y tuning con eficacia sus estructuras electrónicas y favoreciendo las vías de2RR CO deseadas. El protocolo de análisis de productos de gas de CO2RR proporciona un método estándar y detallado para medir con precisión la eficiencia Faradaic de cada producto. Dada la gran variedad de aplicaciones de catalizador solo átomo, el presente Protocolo consistente en catalizador fácil preparación y análisis de productos en línea proporciona una importante plataforma para el diseño de varios catalizadores solo átomo de robusto metal de la transición para cumplir con más eficiente energía renovable conversión y química exigencias industriales.

Conversión de CO2 en productos químicos o combustibles usando energía limpia es cada vez más importancia como una ruta potencial para prevenir más CO2 emisiones1,2,3,4, 5,6. Sin embargo, esta aplicación práctica es actualmente cuestionada por la baja actividad y selectividad de CO2 reacción de reducción (CO2RR) debido a las altas barreras cinéticas y la competencia con la reacción de evolución de hidrógeno (HER) en medio acuoso medios de comunicación. La mayor parte del catalizador tradicional de metales de transición, tales como Fe, Co y Ni, exhibe baja CO2RR selectividad debido a su magnífica HER actividades7,8. Tuning con eficacia sus propiedades de los materiales para cambiar las vías de reacción de estos catalizadores de metales de transición se convierte en crítica para mejorar su selectividad de CO2RR. Entre diferentes métodos para modificar las propiedades electrónicas de catalizadores, dispersión de átomos del metal en una morfología del solo-átomo atrae atención intensiva recientemente debido a su comportamiento catalítico dramáticamente cambiante en comparación con sus contrapartes a granel 9 , 10 , 11. sin embargo, debido a la alta movilidad de los átomos sin límites, es muy difícil obtener átomos metálicos solo sin la presencia de materiales de apoyo. Por lo tanto, es necesario un material de matriz de host con defectos creados para limitar y coordinar con los átomos del metal de la transición. Esto podría abrir nuevas oportunidades para: 1) sintonizar las propiedades electrónicas de los metales de transición como sitios activos de CO2RR y 2) al mismo tiempo mantener coordinación atómica relativamente simple para los estudios de mecanismo fundamental. Además, los átomos de metales de transición atrapados en un ambiente confinado no pueden fácilmente moverse durante la catálisis, lo que impide la nucleación o reconstrucciones de átomos superficiales observadas en muchos casos12,13 ,14.
Grafeno capas bidimensional es de particular interés como anfitrión para átomos individuales metálicos debido a su conductividad electrónica alta, estabilidad química e inercia a la reducción de CO2 y sus reacciones catalíticas. Lo más importante, Fe, Co y Ni los metales eran conocidos por ser capaces de catalizar el proceso de grafitización del carbono en su superficie15. En Resumen, los metales de transición aleación con carbono durante la térmica de alta temperatura proceso de recocido. Cuando la temperatura desciende, el carbón comienza a precipitar fuera de la fase de aleación y es catalizado a capas de grafeno de forma en la superficie del metal de la transición. Durante este proceso, con grafeno defectos generados, metal átomos individuales ser atrapados en los defectos de grafeno como los sitios activos para CO2RR16,17,18,19. Aquí, Divulgamos este protocolo detallado con la intención de ayudar a nuevos profesionales en el campo de la catálisis del solo átomo, así como para proporcionar una demostración explícita de CO en línea análisis de producto de la reducción de2 . Puede encontrar más información en nuestro artículo recientemente publicado19 y una serie de trabajos relacionados con20,21,22,23.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="829">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">syringe pump&#160;</td>
			<td style="width:164px;">KD Scientific</td>
			<td style="width:151px;">KDS-100</td>
			<td style="width:299px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">tube furnance</td>
			<td style="width:164px;">Lindberg/Blue M</td>
			<td style="width:151px;">TF55035A-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ball miller</td>
			<td style="width:164px;">SPEX SamplePrep</td>
			<td style="width:151px;">5100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">electrochemical work station</td>
			<td style="width:164px;">BioLogic</td>
			<td style="width:151px;">VMP3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">pH meter</td>
			<td style="width:164px;">Orion</td>
			<td style="width:151px;">320 PerpHecT&#160;</td>
			<td>2 points calibration before use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">gas chromatograph</td>
			<td style="width:164px;">Shimadzu</td>
			<td style="width:151px;">GC-2014</td>
			<td>a combined seperation system consisting of molecular sieve 5A, Hayesep Q, Hayesep T, and Hayesep N</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mass flow controller</td>
			<td>Alicat Scientific&#160;</td>
			<td style="width:151px;">MC-50SCCM-D/5M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">ultrapure water system</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>Synergy</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">vacuum desiccator&#160;</td>
			<td>PolyLab</td>
			<td>55205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">polyacrylonitrile</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">181315</td>
			<td>Mw=150,000</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">polypyrrolidone</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">437190</td>
			<td>Mw=1,300,000</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ni(NO3)26H2O</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">244074</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">dicyandiamide</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">D76609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">dimethylformamide</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">227056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">carbon fiber paper&#160;</td>
			<td style="width:164px;">AvCarb</td>
			<td style="width:151px;">MGL370</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nafion 117 membrane</td>
			<td style="width:164px;">Fuel Cell Store</td>
			<td style="width:151px;">117</td>
			<td>used as proton exchange membrane in H-cell</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">KHCO3</td>
			<td style="width:164px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">431583</td>
			<td>further purified by electrolysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">platinum foil&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Beantown Chemical</td>
			<td style="width:151px;">126580</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">saturated calomel electrode</td>
			<td style="width:164px;">CH Instruments</td>
			<td style="width:151px;">CHI150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:216px;">glassy carbon electrode</td>
			<td style="width:164px;">HTW GmbH</td>
			<td style="width:151px;">SIGRADUR</td>
			<td>1 cm &#215; 2 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">wax</td>
			<td>Apiezon</td>
			<td style="width:151px;">W-W100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nafion 117 solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>70160</td>
			<td>used as ionomer in catalyst ink preparation&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">forming gas</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>UHP</td>
			<td>5% H2 balanced with Ar</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">carbon dioxide</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>LaserPlus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">sandard gas</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>customized</td>
			<td>500 ppm CO, 500 ppm CH4, 1000 ppm H2 balanced with Ar</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">sandard gas</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>customized</td>
			<td>100 ppm H2, 100 ppm CO and other alkanes balanced with Ar</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and performance characterizations of transition metal single atom catalyst for electrochemical co2 reduction

Este protocolo presenta el método de síntesis del catalizador solo átomo Ni tanto como la prueba electroquímica de su actividad catalítica y selectividad en acuosa reducción de CO2 . A diferencia de los nanocristales de metal tradicional, la síntesis de átomos metálicos solo consiste en un material de matriz que puede confinar los átomos individuales y evitar la agregación. Divulgamos un electrospinning y térmica método para preparar Ni solo átomos dispersión y coordinan en una cáscara de grafeno, como centros activos para la reducción de CO2 a CO del recocido. Durante la síntesis, dopantes N juegan un papel fundamental en la generación de vacantes de grafeno para atrapar átomos de Ni. Aberración-corregido transmisión microscopía electrónica y tomografía de sonda atómica tridimensional se emplearon para identificar los sitios atómicos Ni solo vacantes de grafeno. Configuración detallada de electroquímica CO2 reducción aparato juntada con una cromatografía de gases en línea también está demostrado. Comparado con Ni metálico, Ni solo átomo catalizador exhiben dramáticamente mejorada reducción de CO2 y suprime la reacción de parte de evolución de2 H.

Microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis de microscopía electrónica de transmisión (madre) y espectroscopía de rayos x de energía dispersiva (EDX) imágenes de mapas se muestran en la figura 1 para la caracterización de la morfología de NiN-GS. Tridimensional átomo sonda tomografía (3D-APT) resultados se muestran en la figura 2 para la identificación directa de solo Ni distribución de sitios así como su vecino ambiente químico. Resultado y configuración de mediciones de GC electroquímico en línea se muestran en la figura 3 para la cuantificación de productos de gas CO2RR.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57380/57380fig1.jpg"> Figura 1: caracterización de catalizadores de NiN-GS. (A) imagen de SEM de polímero electrospin carbonizado bar NFs. escala: 5 μm. (B) TEM imagen catalizador NiN-GS ball molido. Los oscuros puntos (indicados por círculos rojos como ejemplos) uniformemente distribuidos en el CNF son Ni nanopartículas (NPs). Barra de escala: 200 nm. (C) corrección de aberración la imagen de madre de un NP Ni tapados por unas pocas capas de grafeno. La NP Ni es ~ 20 nanómetro en diámetro. La GS es ~ 10 nm de espesor. Se mide la separación de la capa para ser 0,34 nm. Barra de escala: 5 nm. Asignación de catalizador NiN-GS en (D) EDS. Se observaron tres NPs Ni en la imagen de la madre en el panel izquierdo, que es consistente con la imagen de asignación Ni con uno de lo NPs indicado por el círculo amarillo. Ni señales fueron detectadas en zonas alejadas de la NPs, demostrando la exitosa incorporación de átomos de Ni en capas de grafeno. Barra de escala: 20 nm. Esta figura ha sido modificada de referencia 19 de autor permiso de Elsevier 2017. <a href="/files/ftp_upload/57380/57380fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57380/57380fig2.jpg"> Figura 2: tomografía átomo sonda catalizador NiN-GS. (A) el mapa 2D átomo de NiN-GS. Barra de escala: 10 nm. (B) la vista 2D proyectado de átomos de Ni. Las áreas verdes representan zonas ricas Ni (> 50%). Lejos de las fuentes Ni, todavía hay un número significativo de Ni átomos dispersadas en el área de carbón. Barra de escala: 10 nm. (C) el mapa de contorno de concentración Ni con un intervalo de 2%. (D) zoom en vista lateral (superior) y vista superior (inferior) grafeno capas Ni átomos individuales coordinados en las vacantes. Sólo un átomo de Ni es directamente coordinados con un átomo de N. Barras de escala: 1 nm. (E) mapa de átomo del área seleccionada en la figura 2A como señalado por el círculo amarillo. Barra de escala: 5 nm. (F) la estadística del área seleccionada en la Figura 2E. Mayoría de los átomos de Ni se encuentran en morfología del solo-átomo, y 0.2% de ellas se coordinan con átomos de N. Esta figura ha sido modificada de referencia 19 de autor permiso de Elsevier 2017. <a href="/files/ftp_upload/57380/57380fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57380/57380fig3.jpg"> Figura 3: medición de la GC establecido y un ejemplo que representa para demostrar todo el proceso de medida de la FE. (A) 1. Control de flujo de masa (MFC) para una velocidad de flujo precisa de 50 sccm CO2 . 2. CO2 gas fluye en la célula. 3. CO2 gas sale del reactor que reúne productos de gas. 4. la mezcla de gas llena continuamente el bucle de muestreo de GC. 5. el flujo de gas continuo es supervisado por las burbujas generadas en el cristal. (B) Chronoamperometry de CO2 reducción bajo-0.82 V vs RHE. (C, D) TCD y FID las respuestas a los productos de gas. (E, F) Calibración de gas estándar de TCD y FID. (G) CVs NiN-g de CO2 y N2 saturado del electrólito, sugiriendo un camino de reacción diferente al CO2 está presente. (H) FEs de H2 y CO bajo diferentes potenciales aplicados para NiN-GS. Esta figura ha sido modificada de referencia 19 de autor permiso de Elsevier 2017. <a href="/files/ftp_upload/57380/57380fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

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Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Caracterizaciones de rendimiento del Metal de la transición solo átomo catalizador electroquímico CO2 reducción y síntesis

Aquí, presentamos un protocolo para la síntesis y pruebas electroquímicas de átomos individuales de metal de la transición coordinan en grafeno vacantes como centros activos para la reducción selectiva de dióxido de carbono al monóxido de carbono en soluciones acuosas.

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

synthesis-performance-characterizations-transition-metal-single-atom

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

18.0K vistas.  Harvard University. Aquí, presentamos un protocolo para la síntesis y pruebas electroquímicas de átomos individuales de metal de la transición coordinan en grafeno vacantes como centros activos para la reducción selectiva de dióxido de carbono al monóxido de carbono en soluciones acuosas.

Video: Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; therefore their preparation should be conducted under an inert atmosphere. Evaluation of the anticancer activity of these complexes can be achieved by the MTT assay.
The MTT assay is a colorimetric viability assay based on enzymatic reduction of the MTT molecule to formazan when it is exposed to viable cells. The outcome of the reduction is a color change of the MTT molecule. Absorbance measurements relative to a control determine the percentage of remaining viable cancer cells following their treatment with varying concentrations of a tested compound, which is translated to the compound anticancer activity and its IC50 values. The MTT assay is widely common in cytotoxicity studies due to its accuracy, rapidity, and relative simplicity.
Herein we present a detailed protocol for the synthesis of air sensitive metal based drugs and cell viability measurements, including preparation of the cell plates, incubation of the compounds with the cells, viability measurements using the MTT assay, and determination of IC50 values.

A method for synthesis of air-sensitive titanium and vanadium anticancer agents is described, along with the evaluation of their cytotoxic activity towards human cancer cell line by the MTT Assay.

Anticancerosos complejos metálicos: Síntesis y Evaluación de la citotoxicidad por el ensayo MTT

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; ...

Investigación

Química

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Marcos de síntesis y caracterización de funcionalizado metal-orgánico

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The silica-encapsulated metal oxide nanoparticles are then carburized in a methane/hydrogen atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal carbide nanoparticles. During the carburization process, the silica shells prevent the sintering of adjacent carbide nanoparticles while also preventing the deposition of excess surface carbon. Alternatively, the silica-encapsulated metal oxide nanoparticles can be nitridized in an ammonia atmosphere at temperatures over 800 &#176;C to form silica-encapsulated early transition metal nitride nanoparticles. By adjusting the reverse microemulsion parameters, the thickness of the silica shells, and the carburization/nitridation conditions, the transition metal carbide or nitride nanoparticles can be tuned to various sizes, compositions, and crystal phases. After carburization or nitridation, the silica shells are then removed using either a room-temperature aqueous ammonium bifluoride solution or a 0.1 to 0.5 M NaOH solution at 40-60 &#176;C. While the silica shells are dissolving, a high surface area support, such as carbon black, can be added to these solutions to obtain supported early transition metal carbide or nitride nanoparticles. If no high surface area support is added, then the nanoparticles can be stored as a nanodispersion or centrifuged to obtain a nanopowder.

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Síntesis microemulsión inversa mediada de monometálicos y bimetálico temprana de metal de transición de carburo y nitruro de nanopartículas

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where interfacial tension is a dominant force. A variety of methods exist for controlling the interfacial tension of aqueous and organic liquids on this scale; however, these techniques have limited utility for liquid metals due to their large interfacial tension.
Liquid metals can form soft, stretchable, and shape-reconfigurable components in electronic and electromagnetic devices. Although it is possible to manipulate these fluids via mechanical methods (e.g., pumping), electrical methods are easier to miniaturize, control, and implement. However, most electrical techniques have their own constraints: electrowetting-on-dielectric requires large (kV) potentials for modest actuation, electrocapillarity can affect relatively small changes in the interfacial tension, and continuous electrowetting is limited to plugs of the liquid metal in capillaries.
Here, we present a method for actuating gallium and gallium-based liquid metal alloys via an electrochemical surface reaction. Controlling the electrochemical potential on the surface of the liquid metal in electrolyte rapidly and reversibly changes the interfacial tension by over two orders of magnitude ( &#820;500 mN/m to near zero). Furthermore, this method requires only a very modest potential (&#60; 1 V) applied relative to a counter electrode. The resulting change in tension is due primarily to the electrochemical deposition of a surface oxide layer, which acts as a surfactant; removal of the oxide increases the interfacial tension, and vice versa. This technique can be applied in a wide variety of electrolytes and is independent of the substrate on which it rests.

We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

Un método para manipular tensión superficial de un metal líquido a través de la oxidación de la superficie y Reducción

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

HKUST-1 as a Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of Vanillin

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately 200 different odorant compounds in addition to vanillin. The natural extraction of vanillin (from the orchid Vanilla planifolia, Vanilla tahitiensis and Vanilla pompon) represents only 1% of the worldwide production and since this process is expensive and very long, the rest of the production of vanillin is synthesized. Many biotechnological approaches can be used for the synthesis of vanillin from lignin, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, etc., with the disadvantage of harming the environment since these processes use strong oxidizing agents and toxic solvents. Thus, eco-friendly alternatives on the production of vanillin are very desirable and thus, under current investigation. Porous coordination polymers (PCPs) are a new class of highly crystalline materials that recently have been used for catalysis. HKUST-1 (Cu3(BTC)2(H2O)3, BTC = 1,3,5-benzene-tricarboxylate) is a very well known PCP which has been extensively studied as a heterogeneous catalyst. Here, we report a synthetic strategy for the production of vanillin by the oxidation of trans-ferulic acid using HKUST-1 as a catalyst.

The conversion of trans-ferulic acid to vanillin was achieved by heterogeneous catalysis. HKUST-1 was employed in this synthesis and the essential step in the catalytic process was the generation of unsaturated metal sites. Thus, when the catalyst was activated under vacuum, full vanillin conversion (yield of 95%) was obtained.

HKUST-1 como un catalizador heterogéneo para la Síntesis de la vainillina

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins with the synthesis of a hydrophilic poly(oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate) (POEGMA) homopolymer using reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization. Under mild visible light irradiation (&#955; = 460 nm, 0.7 mW/cm2), this macro-chain transfer agent (macro-CTA) in the presence of a ruthenium based photoredox catalyst, Ru(bpy)3Cl2 can be chain extended with a second monomer to form a well-defined block copolymer in a process known as Photoinduced Electron Transfer RAFT (PET-RAFT). When PET-RAFT is used to chain extend POEGMA with benzyl methacrylate (BzMA) in ethanol (EtOH), polymeric nanoparticles with different morphologies are formed in situ according to a polymerization-induced self-assembly (PISA) mechanism. Self-assembly into nanoparticles presenting POEGMA chains at the corona and poly(benzyl methacrylate) (PBzMA) chains in the core occurs in situ due to the growing insolubility of the PBzMA block in ethanol. Interestingly, the formation of highly pure worm-like micelles can be readily monitored by observing the onset of a highly viscous gel in situ due to nanoparticle entanglements occurring during the polymerization. This process thereby allows for a more reproducible synthesis of worm-like micelles simply by monitoring the solution viscosity during the course of the polymerization. In addition, the light stimulus can be intermittently applied in an ON/OFF manner demonstrating temporal control over the nanoparticle morphology.

This article describes a process for producing polymeric self-assembled nanoparticles using visible light mediated dispersion polymerization. Using low energy visible light to control the polymerization allows for the reproducible formation of self-assembled worm-like micelles at high solids content.

Síntesis Facile de micelas similares a gusanos de luz visible mediada por dispersión Polimerización con catalizador Photoredox

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.

A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.

Síntesis de un conjunto complejo de metal-orgánico soluble en agua

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen reduction reaction. Spontaneous galvanic displacement was used to deposit Pt layers onto Ni nanowire substrates. The synthesis approach produced catalysts with high specific activities and high Pt surface areas. Hydrogen annealing improved Pt and Ni mixing and specific activity. Acid leaching was used to preferentially remove Ni near the nanowire surface, and oxygen annealing was used to stabilize near-surface Ni, improving durability and minimizing Ni dissolution. These protocols detail the optimization of each post-synthesis processing step, including hydrogen annealing to 250 &#176;C, exposure to 0.1 M nitric acid, and oxygen annealing to 175 &#176;C. Through these steps, Pt-Ni nanowires produced increased activities more than an order of magnitude than Pt nanoparticles, while offering significant durability improvements. The presented protocols are based on Pt-Ni systems in the development of fuel cell catalysts. These techniques have also been used for a variety of metal combinations, and can be applied to develop catalysts for a number of electrochemical processes.

&#160; The protocol describes the synthesis and electrochemical testing of platinum-nickel nanowires. Nanowires were synthesized by the galvanic displacement of a nickel nanowire template. Post-synthesis processing, including hydrogen annealing, acid leaching, and oxygen annealing were used to optimize nanowire performance and durability in the oxygen reduction reaction.

Síntesis de nanocables de platino y níquel y optimización de rendimiento de reducción de oxígeno

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and porous metal-dithiolene network in the highly ordered single crystalline state. Unlike the highly reactive free-standing thiols, which tend to decompose and complicate the crystallization of metal-thiolate open frameworks, the thioester reacts in situ to provide the thiol species, serving to mitigate the reaction between the mercaptan units and the metal centers, and to improve crystallization consequently. Specifically, the thioester was synthesized in a one-pot procedure: an aromatic bromide (hexabromotriphenylene) reacted with excess sodium thiomethoxide under vigorous conditions to first form the thioether intermediate product. The thioether was then demethylated by the excess thiomethoxide to provide the thiolate anion that was acylated to form the thioester product. The thioester was conveniently purified by standard column chromatography, and then used directly in the framework synthesis, wherein NaOH and ethylenediamine serve to revert in situ the thioester to the thiol linker for assembling the single-crystalline Pb(II)-dithiolene network. Compared with other methods for thiol synthesis (e.g., by cleaving alkyl thioether using sodium metal and liquid ammonia), the thioester synthesis here uses simple conditions and economical reagents. Moreover, the thioester product is stable and can be conveniently handled and stored. More importantly, in contrast to the generic difficulty in accessing crystalline metal-thiolate open frameworks, we demonstrate that using the thioester for in situ formation of the thiol linker greatly improves the crystallinity of the solid-state product. We intend to encourage broader research efforts on the technologically important metal-sulfur frameworks by disclosing the synthetic protocol for the thioester as well as the crystalline framework solid.

Here, we present a one-pot, transition-metal-free synthesis of thiols and thioesters from aromatic halides and sodium thiomethoxide, followed by the preparation of single crystals of a metal-dithiolene network using thiol species generated in situ from the more stable and tractable thioester.

Síntesis de un componente tiol para la cristalización de un semiconductor marco Gyroidal Metal-azufre

We present a method for preparing thioester molecules as the masked form of the thiol linkers and their utilization for accessing a semiconducting and ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

Un método de síntesis rápida de Au, Pd y Pt Aerogels vía reducción directa basada en la solución

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...